不同干燥方式的东亚飞蝗蛋白质营养特性、提取及其组成的研究

李美荃，王　冶，尤瑞祺，郭荣富（云南农业大学动物科技学院，云南省动物营养与饲料重点试验室，昆明　650201）

不同干燥方式的东亚飞蝗蛋白质营养特性、提取及其组成的研究

李美荃，王冶，尤瑞祺，郭荣富*
（云南农业大学动物科技学院，云南省动物营养与饲料重点试验室，昆明650201）

摘要：为探索东亚飞蝗作为保健食品的利用价值，试验在自然干燥和高温干燥条件下，对东亚飞蝗进行了蛋白质提取和组成、含量测定以及氨基酸组成分析。结果表明，高温干燥条件下蛋白质含量普遍高于自然干燥；采用1.5% NaOH提取4.5 h时，东亚飞蝗蛋白质提取效率最高，达到50.3%；蛋白质由18种氨基酸组成；通过SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳法可得到10条清晰的条带，说明东亚飞蝗含有10种蛋白质。结果提示，东亚飞蝗富含高质量的蛋白质，作为人类保健食品或高端蛋白都是非常优质的蛋白源，具有广阔的开发前景。

关键词：东亚飞蝗；蛋白质；组成；提取

东亚飞蝗属于直翅目，蝗总科，分布广泛，主要以禾本科植物为食，在我国历史上曾对农业生产造成巨大的经济损失[1]。东亚飞蝗含有大量优质蛋白质，干虫蛋白质含量>60%。我国蛋白质资源匮乏，东亚飞蝗作为一种珍贵的高蛋白质生物资源，具有较高的利用价值。蝗虫营养成分含量研究结果显示，蝗虫含有蛋白质约50%～75%，脂肪5%～ 8%。滕葳等报道，蝗虫含18种氨基酸，属于完全蛋白质，对增强人体健康有着良好的功效[2]。

张干伟等报道，人工养殖的东亚飞蝗的蛋白质、不饱和脂肪酸、黄酮的含量很高，是一类具有较高经济价值的养殖昆虫[3]。骆雪等研究指出，东亚飞蝗中提取的抗菌活性物质可能能用来治疗某些细菌性疾病，而且不易产生耐药性，这是抗生素替代品未来研究发展的一个重要活性物质[4]。Guo等研究报道，多巴胺受体对调节东亚飞蝗信号传导起重要作用[5]。本试验对不同干燥条件处理的东亚飞蝗进行蛋白质提取和组成、含量测定和氨基酸组成分析，探究东亚飞蝗体蛋白的组成情况，为东亚飞蝗作为一种蛋白质资源的开发利用提供参考依据。

1　材料和方法

1.1试验材料

1.1.1东亚飞蝗

根据试验需要，用细长木棍制成40 cm×40 cm× 40 cm相同规格的蝗虫笼架，用纱窗或医用纱布做成立方形，用于饲养东亚飞蝗，用鲜嫩的禾本科植物喂养，生长至40～50 d，选取健康的东亚飞蝗用于试验。

1.1.2主要试剂

氢氧化钠、盐酸、过硫酸铵、溴酚兰、正丁醇，购于天津市恒兴化学试剂制造有限公司。

1.1.3主要仪器

GEL DOC 2000凝胶成像系统（美国BIO-RAD公司）；台式高速离心机（Fresco21，美国Thermo公司）；PB303-N电子精密天平（梅特勒托利多仪器公司）；Bio-Rad POWER Pac1000稳压电泳仪（美国BIO-RAD公司）；自动双重蒸馏水器（上海玻璃仪器一厂）。

1.2试验方法

1.2.1东亚飞蝗处理方法

选择健康的东亚飞蝗400只处死，自然干燥组200只在自然条件下风干至恒重；高温干燥组200只250℃干燥处理3 min，然后风干至恒重。

1.2.2蛋白质含量测定

取恒重后的虫体，粉碎过筛，用凯氏定氮法检测虫体蛋白。

1.2.3蛋白质提取

试验采用等电点法提取蛋白质：将虫体低温烘干至恒重，粉碎过筛。精确称取相同质量的虫粉，每份5 g。试验设置不同的NaOH浓度与作用时间，NaOH浓度分别为0.5%、1.0%、1.5%，各浓度分别进行1.5、3.0、4.5 h的处理，共9个处理，每个处理3个重复，共27份虫粉，处理后，将混合液3 000 rpm离心15 min，上清液过滤后移入容量瓶中，摇匀后，分别用0.5%、1.0%、1.5% HCL滴定至生成沉淀最多为止，过滤干燥得到蛋白质沉淀。

1.2.4蛋白质组成成分测定

采用试剂盒提取蛋白质，分别取自然干燥与高温干燥的虫粉100 mg，用研钵进一步研碎后加入1 000 mL裂解液，匀浆。取0.5 mL匀浆液加入1 mL抽提试剂，室温放置10 min。4℃离心10 min，去除液相蛋白附与管壁或沉与管底，加入适量蒸馏水溶解。取上述蛋白样品进行SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳，拍照分析蛋白成分。

1.2.5数据的处理方法

所有数据均采用Excel进行整理，利用SPSS 17.0统计软件进行统计处理，各组织间的基因表达采用Duncan's法进行多重比较。

2　结果与分析

2.1不同动物性产品蛋白质、脂肪、胆固醇与微量元素的含量对比

东亚飞蝗与动物性产品蛋白质、脂肪、胆固醇与微量元素的含量见表1。东亚飞蝗的粗蛋白质、微量元素含量极显著高于动物性产品（P<0.01）。

2.2氨基酸含量测定

东亚飞蝗氨基酸含量见表2。

由表2可知，东亚飞蝗含有8种必需氨基酸和10种非必需氨基酸，且必需氨基酸总量远高于AFO/WHO中氨基酸总量。

2.3蛋白质提取

不同处理条件东亚飞蝗的虫体和虫粉见图1。东亚飞蝗蛋白质提取结果见图2。

表1　东亚飞蝗与动物性产品蛋白质、脂肪、胆固醇与微量元素的含量

表2　东亚飞蝗氨基酸含量%

图1　不同处理条件东亚飞蝗的虫体和虫粉1和3为高温干燥，2和4为自然干燥

由图2可知，自然干燥条件下提取的蛋白质颜色淡，高温干燥颜色较深且呈絮状。用1.5% NaOH处理后得到的沉淀比0.5%、1%NaOH多。

图2　东亚飞蝗蛋白质提取

2.4蛋白质提取率

东亚飞蝗蛋白质提取率见图3。

图3　东亚飞蝗蛋白质提取效率

由图3可知，自然干燥与高温干燥虫粉用0.5% NaOH处理1.5 h蛋白提取最低，用1.5% NaOH处理4.5 h蛋白提取最高。在NaOH处理时间相同的情况下，随NaOH浓度的升高，提取相应提高，自然干燥虫粉提取率远高于高温干燥虫粉提取率，差异极显著（P<0.01）。

2.5东亚飞蝗蛋白质组成成分分析

由图4可知，蝗虫粉提取蛋白经SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳得到10条清晰程度不同的条带，并且只有自然干燥组可以获得条带，高温干燥组无法获得电泳条带。

图4　东亚飞蝗蛋白SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳图

3　讨论

3.1东亚飞蝗蛋白质营养特性

高温干燥蝗虫粗蛋白质含量为62.2%，自然干燥为55.2%。滕葳等报道蝗虫营养丰富，蛋白质含量占干物质的50%以上[2]。与本试验结果相一致。段玉峰对10种蝗虫的蛋白质含量进行分析，结果表明，蝗虫蛋白质的平均含量为61.98%±4.56%，其中绿文蝗的蛋白质含量最高，为66.92%，小车蝗（内蒙）含量最低也能达到52.43%[6]。高温干燥蛋白质含量高于自然干燥，原因可能与高温干燥后结合水较少有关。东亚飞蝗体内的储存蛋白、抗冻蛋白、抗菌肽对人体有一定的保健作用，是一类优质的蛋白源。

3.2东亚飞蝗氨基酸营养特性

东亚飞蝗的氨基酸组成与王勇生报道的北京鸭氨基酸理想模式相比较，必需氨基酸比例接近，其中赖氨酸、苏氨酸、异亮氨酸含量较高[7]。且与NRC仔猪氨基酸理想模式比较，必需氨基酸比例更加接近。Millward等指出，人们正通过许多途径探索蛋白质保持健康的潜在作用[8]。东亚飞蝗Leu、Phe、Lys、Val超过了AFO/WHO标准模式中多种食品氨基酸含量，Ile和Thr接近AFO/WHO的含量要求，且必需氨基酸总量远高于AFO/WHO中氨基酸总量，因此东亚飞蝗蛋白质是一种优质蛋白质。

3.3东亚飞蝗蛋白质的提取率

不同浓度NaOH（0.5%、1.0%、1.5%）处理不同时间（1.5、3.0、4.5 h），蛋白质提取量有显著差异（P<0.05），提取蛋白效率随NaOH的浓度升高和处理时间延长而升高。自然干燥处理的虫粉蛋白质提取效率均高于高温处理，1.5% NaOH处理4.5 h时提取效率最高。李燕良等研究报道，PH不同时蝗虫蛋白的提取率也不同，与本试验研究结果一致[9]。刘雪梅等研究报道，蝗虫蛋白质提取的NaOH最适浓度为0.1 mol·L-1，与本试验结果不完全一致，可能与蝗虫品种、饲养方式不同有关[10]。粗蛋白质检测结果显示，高温干燥的虫粉粗蛋白质含量更高，所产生的絮状沉淀也更多。蛋白质提取结果显示，自然干燥提取效率更高，这可能与高温对蛋白质的破坏有关。本试验提取出10种蛋白质，其中8种为东亚飞蝗体蛋白，另外两种为抗冻蛋白。

3.4东亚飞蝗蛋白组分分析

陈广文等报道东亚飞蝗未受精卵细胞中蛋白质的电泳图谱显示出18条蛋白带[11]。熊正英等研究表明，蝗虫蛋白质含有18种氨基酸[12]。本试验氨基酸分析结果显示，东亚飞蝗含有18种氨基酸，这与熊正英的报道相符合。李燕良等研究报道，雌、雄东亚飞蝗消化系统蛋白组分存在显著差异（P<0.05）[9]。李树栋等研究报道，东亚飞蝗在不同发育时期体内蛋白质和氨基酸呈现动态变化[13]。蝗虫粉提取蛋白经SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳得到10条带。本试验提取的虫体蛋白与未受精卵细胞中蛋白质存在一定的区别，品种也不一样。本次试验获得10个条带，少于18条，这可能与提取方法、品种、处理方法有一定关系。东亚飞蝗的粗蛋白质含量在55%～62%，本试验中最高提取率为50.3%，存在部分蛋白质未能提取。试验结果提示，高温干燥可能会破坏蛋白质的结构。

4　结论

东亚飞蝗自然干燥处理后粗蛋白质含量为55.2%，高温干燥处理后粗蛋白质含量为62.2%。说明东亚飞蝗蛋白是一种优质蛋白源。采用等电点蛋白提取法，1.5%NaOH处理4.5 h时提取效率最高。东亚飞蝗富含高质量的蛋白质，作为动物饲料或人类食品都是非常优质的蛋白源，具有广阔的开发前景。

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前沿科技摘编

The Study of Protein Nutritional Quality, Extraction and Constitution of Locusta Migratoria Manilensis in Different Drying Methods

LI Meiquan, WANG Ye, YOU Ruiqi, GUO Rongfu
（College of Animal Science and Technology, Yunnan Agricultural University, Yunnan Animal Nutrition and Feed Laboratory, Kunming 650201, China）

Abstract:In order to explore the use values of Locusta migratoria manilensis as health food, in the condition of natural drying or high-temperature drying, analysis of protein extraction and composition, the determination of pro⁃tein content and analysis of amino acid composition were made. The results showed that the protein content under high temperature drying was higher than its under the natural drying. The efficiency of extracting protein was the highest by 1.5% NaOH for 4.5 h, and the extraction rate reached 50.3%. Locusta migratoria manilensis protein con⁃sisted of 18 amino acids. Ten clear bands can be got through using SDS-PAGE, it showed that the Locusta migrato⁃ria manilensis contained 10 kinds of protein. Based on the above results, we concluded that the Locusta migratoria manilensis can provide very good source of protein as human health food or premium protein, and it has wide devel⁃oping prospects.

Key words:locusta migratoria manilensis; protein; composition; extraction

*通讯作者：教授，博士生导师，E-mail: rongfug@163.com。

作者简介：李美荃（1986-），女，黑龙江哈尔滨人，博士研究生，研究方向为猪的营养与免疫基础。

基金项目：云南省重大科技专项基金资助（2012ZA018）

收稿日期：2015-04-23

中图分类号：S433.2；TS201.2+1

文献标志码：A

文章编号：1001-0084（2015）06-0001-05